王曉燕

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，陜西 西安 710068)

0 引 言

目標(biāo)檢測(cè)是雷達(dá)的重要研究領(lǐng)域之一，在較強(qiáng)的地雜波或海雜波背景下快速準(zhǔn)確地檢測(cè)到目標(biāo)也是目前研究的重要方向。恒虛警率(CFAR)檢測(cè)作為目標(biāo)檢測(cè)的重要手段，其快速且不丟失檢測(cè)性能一直是研究的重點(diǎn)。一些典型的恒虛警率處理方法如均值類(lèi)恒虛警率處理(CA-CFAR)、有序統(tǒng)計(jì)類(lèi)恒虛警率處理(OS-CFAR)等[1]，這些恒虛警率處理方法都是一維恒虛警率。但雷達(dá)背景噪聲和雜波在距離和多普勒維同時(shí)存在[1-2]，這就使得一維恒虛警率的檢測(cè)性能大大降低，因此對(duì)二維恒虛警率檢測(cè)的研究和應(yīng)用就顯得尤為重要。

二維恒虛警率檢測(cè)性能好，但計(jì)算量會(huì)大大增加，實(shí)時(shí)性較難滿足。本文基于工程實(shí)踐，提出了一種改進(jìn)的二維恒虛警率處理方法。通過(guò)工程實(shí)際應(yīng)用及驗(yàn)證，該方法既滿足了檢測(cè)性能的要求，又保證了實(shí)時(shí)性。

1 經(jīng)典二維恒虛警率算法

圖1中si表示當(dāng)前待檢測(cè)的單元，淺灰色區(qū)域表示保護(hù)單元，深灰色區(qū)域表示參加噪聲功率電平ni計(jì)算的參考單元。然后將待檢測(cè)單元與噪聲功率電平比較si/ni，如果si/ni>mi(檢測(cè)門(mén)限)，則認(rèn)為當(dāng)前待檢測(cè)單元存在目標(biāo)，然后在距離維和多普勒維滑窗對(duì)所有單元進(jìn)行檢測(cè)。

圖1 二維CFAR檢測(cè)示意圖

參考窗的選擇和噪聲功率的計(jì)算方法需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和要求的不同進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。典型的二維恒虛警率檢測(cè)器有二維CA-CFAR、二維OS-CFAR或一維CA-CFAR+一維OS-CFAR等[3]。當(dāng)在同一距離單元的不同多普勒單元或同一多普勒單元的不同距離單元上存在目標(biāo)時(shí)，OS-CFAR因其可剔除參考單元內(nèi)的較大值，可大大降低漏檢概率，但其計(jì)算量相對(duì)CA-CFAR會(huì)加大。以距離恒虛警率檢測(cè)為例，給出一維CA-CFAR和OS-CFAR的處理框圖，如圖2、圖3所示。

圖2 一維CA-CFAR處理圖

圖3 一維OS-CFAR處理框圖

2 改進(jìn)的二維恒虛警率算法

二維恒虛警率檢測(cè)需要二維滑窗，按照經(jīng)典二維恒虛警率算法對(duì)每個(gè)檢測(cè)單元進(jìn)行滑窗處理，會(huì)花費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間。如果在進(jìn)行滑窗處理前，先對(duì)檢測(cè)單元進(jìn)行篩選，再對(duì)可能存在目標(biāo)的檢測(cè)單元進(jìn)行二維恒虛警率恒虛警率處理，經(jīng)過(guò)工程驗(yàn)證，這樣會(huì)大大縮短處理時(shí)間。處理框圖如圖4所示。

圖4 改進(jìn)的二維恒虛警率處理框圖

si為待檢測(cè)單元，先判斷si是否是其所在九宮格(陰影部分)中的極大值。如果是極大值，則對(duì)si進(jìn)行圖1的恒虛警率檢測(cè)，并對(duì)其做上標(biāo)記。再次滑窗時(shí)，和si相鄰的未檢測(cè)單元4、5、6、7將不再可能是其所在九宮格的極大值。因此，這些單元不可能存在目標(biāo)，故不再進(jìn)行恒虛警率檢測(cè)。這樣，可大大減少檢測(cè)單元數(shù)量，從而降低了目標(biāo)檢測(cè)的時(shí)間成本。以圖4中si為例給出當(dāng)前檢測(cè)單元改進(jìn)二維恒虛警率處理流程圖如圖5所示。應(yīng)用該方法，結(jié)合解算距離和速度模糊算法，在某型雷達(dá)搜索模式下對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行搜索，可準(zhǔn)確搜索到目標(biāo)，且保證在每個(gè)幀周期內(nèi)完成目標(biāo)檢測(cè)，很好地保證了目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性。圖6和圖7給出了應(yīng)用該改進(jìn)二維恒虛警率算法對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的距離和速度結(jié)果。

圖5 改進(jìn)的二維恒虛警率處理流程圖

圖6 改進(jìn)的二維恒虛警率檢測(cè)無(wú)人機(jī)距離圖

圖7 改進(jìn)的二維恒虛警率檢測(cè)無(wú)人機(jī)速度圖

3 結(jié)束語(yǔ)

恒虛警率檢測(cè)作為雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的重要手段之一，由于目標(biāo)回波一般會(huì)在距離和多普勒維都存在雜波和噪聲，因此二維恒虛警率檢測(cè)的研究與實(shí)現(xiàn)就顯得尤為重要。本文提出改進(jìn)的二維恒虛警率檢測(cè)方法，通過(guò)工程應(yīng)用，可極大減少檢測(cè)單元，從而縮短了目標(biāo)檢測(cè)時(shí)間，提高了工程實(shí)現(xiàn)效率。